[发明专利]用于控制风力涡轮机电功率产生量的方法和设备

说明书

技术领域

本文中描述的主题大体涉及风力涡轮机，并且更具体而言，涉及控制至少一个风力涡轮机和/或风力涡轮机场的电功率输出的方法。

背景技术

一般而言，风力涡轮机包括转子，转子包括具有多个叶片的可旋转的毂组件。叶片将风能转化成机械旋转扭矩，机械旋转扭矩通过转子驱动一个或多个发电机。发电机有时(但不总是)通过齿轮箱旋转地联接到转子上。齿轮箱提高转子的固有地低的转速，以便发电机将旋转机械能高效地转换成电能，该电能通过至少一个电连接件而馈送到公用电网中。也存在无齿轮的直驱式风力涡轮机。转子、发电机、齿轮箱和其它构件典型地安装在定位在基座上的壳体或机舱内，基座包括例如桁架或管状塔架。已知的风力涡轮机中的至少一些在物理上一起放置在共同的地理区域中而形成风力涡轮机场。这样的已知的风力涡轮机场典型地电连接到电网上。

许多已知的电网具有电压容差范围且需要这样的功率因数容差范围：这些功率因数容差范围有利于在各种各样的运行状况下有可靠的电功率传输和分配，以服务广阔的市场。例如，许多已知的电网包括从名义额定电压的90％延伸到名义额定电压的110％的电网电压容差范围。而且，例如，发电装备的典型的电网功率因数容差范围从+0.9功率因数(pf)延伸到-0.9pf。这些运行容差范围为连接到电网上的所有构件限定了电力参数，包括在电压范围的最低端中的电压处和在电压范围的最高端处的电压处抽取的电流额定值和功率。类似地，在至少一些已知的风力涡轮机场中，各个风力涡轮机具有包括功率产生量(generation)、电流、电压和功率因数容差范围的设计或铭牌参数。因此，许多已知风力涡轮机设计成在受制(complimentary)于相关联的电网的电压和功率因数窗内运行。但是，在这样的已知电网中的这样的已知风力涡轮机的运行期间，为了适应电网中潜在的大电压瞬变，风力涡轮机在上限功率和电流参数以下运行，对那些上限参数具有足够裕度，以容忍沿任何方向的这样的大的电网引起的电压瞬变。因此，电功率产生机会可能无法由已知的风场实现，而连接到电网上的其它发电机可提供电功率，从而降低风场的运行有效性和效率，并且可能会导致风场的业主/运营商失去经济机会。

发明内容

在一方面，提供了一种控制风力涡轮机场的方法。该方法包括将至少一个算法编程在至少一个处理器内。风力涡轮机场具有包括发电机的至少一个风力涡轮机。该至少一个算法表示至少一个电功率网容差范围和电功率产生量额定值之间的关系。该方法还包括确定电功率网容差范围。该方法进一步包括产生表示风力涡轮机场容差范围的至少一个风力涡轮机场容差调节信号。该方法还包括改变风力涡轮机场容差范围。

在另一方面，提供了一种风力涡轮机场电力控制系统。风力涡轮机场电力控制系统包括至少一个风力涡轮机场调整装置。控制系统还包括至少一个风力涡轮机场控制输入装置。控制系统进一步包括与风力涡轮机场调整装置和风力涡轮机场控制输入装置操作性地联接的至少一个处理器。处理器编程成具有表示至少一个电功率网容差范围和电功率产生量额定值之间的关系的至少一个算法。处理器进一步编程成产生表示风力涡轮机场容差范围的至少一个风力涡轮机场容差调节信号。

在又一方面，提供了一种风力涡轮机场。风力涡轮机场包括多个风力涡轮机。风力涡轮机场还包括在该多个风力涡轮机中的各个风力涡轮机中实现的风力涡轮机场电力控制系统。风力涡轮机场电力控制系统包括至少一个风力涡轮机场调整装置。控制系统还包括至少一个风力涡轮机场控制输入装置。控制系统进一步包括操作性地联接到调整装置和风力涡轮机控制输入装置上的至少一个处理器。处理器编程成具有表示至少一个电功率网容差范围和电功率产生量额定值之间的关系的至少一个算法。处理器进一步编程成产生表示风力涡轮机场容差范围的至少一个风力涡轮机场容差调节信号。

附图说明

图1是示例性风力涡轮机的示意图。

图2是可用于包括图1中所示的风力涡轮机的风力涡轮机场的示例性风力涡轮机场电力控制系统的示意图。

图3是用于图2中所示的风力涡轮机场电力控制系统的示例性参数表。

图4是可用于包括图1中所示的风力涡轮机的风力涡轮机场的另一个示例性风力涡轮机场电力控制系统的示意图。

图5是运行可用于图2和3中所示的风力涡轮机场的风力涡轮机场电力控制系统的示例性方法的流程图。

部件列表

100风力涡轮发电机

102机舱

104塔架

106转子

108叶片

110毂